[發明專利]一種基于區域劃分的非均勻光照彩色圖像校正方法

在審

• 申請號: 202111483828.3
• 申請日: 2021-12-07
• 公開（公告）號: CN114331873A
• 公開（公告）日: 2022-04-12
• 發明（設計）人: 陳剛;喻春雨;孫寧寧
• 申請（專利權）人: 南京郵電大學
• 主分類號: G06T5/00
• 分類號: G06T5/00;G06T7/11;G06T7/90
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司 32224
• 代理人: 馮寧

本發明公開了一種基于區域劃分的非均勻光照彩色圖像校正方法，該方法首先將輸入的彩色圖像從RGB色彩空間轉換到HSV色彩空間；然后分離出V通道亮度值并計算其均值。若V通道亮度均值大于設定的受限閾值，則對圖像取反后執行三種并行處理，否則直接執行三種并行處理以獲得區域分割、鄰域信息和光照分量，從而構造出自適應Gamma校正指數；然后利用自適應Gamma校正指數校正圖像；最后根據原始圖像色彩對校正后圖像進行色彩還原。本發明方法可以解決因環境光照強度、光照射角度或拍攝條件等導致的圖像光照分布不均勻的問題。

技術領域

本發明屬于圖像增強技術領域，具體涉及一種基于區域劃分的非均勻光照彩色圖像校正方法。

背景技術

圖像增強處理是數字圖像處理技術的一個重要分支，圖像增強是對圖像的某些特征，如邊緣、輪廓、對比度等進行強調或銳化，以便于顯示、觀察或進一步分析與處理。在圖像采集過程中，由于拍攝環境光照不均勻，拍攝的圖像呈現曝光不均勻或曝光不足，一些重要的細節信息無法凸顯甚至被掩蓋掉，為了改善圖像的視覺效果，需要對光照不均勻圖像進行矯正。

Gamma變換是一種常用的圖像增強的方法，可以根據Gamma指數的不同取值選擇性的增強低亮度區域的亮度或者降低高亮度區域的亮度。但是傳統的Gamma變換的Gamma指數是預先設定的，而不同圖像的明暗程度不一定，需要手動調整Gamma指數，耗時且十分低效，工程應用性差。

光照不均勻的矯正方法主要有基于Retinex理論的算法、直方圖均衡化(HE)方法，形態學濾波法和基于空間照度圖的方法。基于Retinex理論的方法具有色彩恒常性，但是這類方法會在圖像亮度突變的地方產生光暈現象；直方圖均衡化方法因其具有算法簡單、運算量小的優點被廣泛用于圖像增強處理，但是對光照不均勻圖像處理的結果存在過增強、色彩失真和灰階突變處噪聲放大的問題；形態學濾波可以改善圖像的可視性，但是會改變圖像的自然特征；基于空間可變照度圖的方法利用場景的光照分布特征對圖像進行校正，但是其利用單尺度高斯函數的方法求解出來的光照分量存在照度細節信息表現力差等問題。

發明內容

發明目的：為了克服現有技術中的不足，本發明提供一種基于區域劃分的非均勻光照彩色圖像校正方法，通過該方法和系統針對光照不均勻圖像的矯正與對比度增強，具體是一種基于區域劃分的非均勻光照彩色圖像校正方法，可用于解決因環境光照強度、光照射角度或拍攝條件等導致的圖像光照分布不均勻的問題，算法可有針對性的增強圖像的對比度，克服了傳統算法不能夠增強局部細節的問題，兼顧圖像原場景真實光照分布和圖像明暗區域，使增強后的圖像整體和局部的對比度都得到明顯增強，同時，本算法對不同亮度等級的彩色均具有較好適用性。

技術方案：第一方面本發明提供一種基于區域劃分的非均勻光照彩色圖像校正方法，包括如下步驟：

接收彩色圖像，并將其從RGB色彩空間轉換到HSV色彩空間，在轉換的圖像中提取V通道亮度值；

根據V通道亮度值計算V通道亮度均值，并根據預設的受限閾值，選擇輸出得到亮度受限的V通道亮度圖像；

對V通道亮度圖像進行處理，獲得分割區域、像素點鄰域信息、以及光照分量；

結合獲得的分割區域、像素點鄰域信息構造自適應目標均值；并利用自適應目標均值和獲得的光照分量共同構造Gamma校正指數；

對亮度受限的V通道亮度圖像進行自適應Gamma校正，得到非均勻光照下校正的V通道亮度圖像；

根據接收的彩色圖像選擇輸出校正的V通道亮度圖像，將校正的V通道亮度圖像結合H通道色調值、S通道飽和度值重組回到HSV色彩空間，然后將其轉換回RGB色彩空間得到RGB彩色圖像；最終輸出校正后的RGB彩色圖像。

在進一步的實施例中，對亮度受限的V通道亮度圖像進行處理，獲得分割區域、像素點鄰域信息、以及光照分量的方法包括：